基于agent及fea焊接加工过程协同设计系统的研究

《基于agent及fea焊接加工过程协同设计系统的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、博士学位论文基于Agent及FEA的焊接加工过程协同设计系统研究THECOLLABORATIVEDESIGNSYSTEMOFWELDINGPROCESSESBUILTONTHEBASISOFAGENTTECHNOLOGYANDFINITEELEMENTANALYSIS2009年9月国内图书分类号：TG404学校代码：10213国际图书分类号：621.791密级：公开工学博士学位论文基于Agent及FEA的焊接加工过程协同设计系统研究博士研究生：高嘉爽导师：方洪渊教授申请学位：工学博士学科：材料加工工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：200

2、9年9月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG404U.D.C.:621.791DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringTHECOLLABORATIVEDESIGNSYSTEMOFWELDINGPROCESSESBUILTONTHEBASISOFAGENTTECHNOLOGYANDFINITEELEMENTANALYSISCandidate：GaoJiashuangSupervisor：Prof.FangHongyuanAcademicDegreeAppliedfor：

3、DoctorofEngineeringSpeciality：MaterialProcessEngineeringAffiliation：SchoolofMater.Sci.andEng.DateofDefence：September,2009Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要焊接技术是先进制造技术的重要组成部分，焊接技术水平直接影响着制造业的整体能力和水平。随着先进制造技术的发展，实现焊接产品制造的自动化、柔性化与智能化成为必然趋势。在实际生产之前，有必要对

4、焊接产品进行设计，综合利用计算机技术、网络技术、并行工程、分布式人工智能对焊接产品进行协同优化，对实现焊接产品结构优化具有重要意义。本文根据以上需求，基于对焊接加工过程特点的分析，提出综合运用智能体(Agent)技术及有限单元分析(FEA)技术来构建焊接加工过程协同设计系统(WeldingProcessesCollaborativeDesignSystem,WPCDS)，以实现焊接过程的协同优化。在系统的对单工序内各个参数协同优化策略及焊接过程多工序加工协同优化策略进行研究的基础上，建立了基于Agent的WPCDS，并对系统中的若干核心Agen

5、t进行了分析与研究，构建了相应的Agent及基于网络的仿真环境。本研究从焊接有限元分析特点出发，提出遗传算法与有限元计算相耦合的方法对单工序内部各项设计变量进行优化，并以某油箱焊接过程为例进行了模拟，结果表明：这种耦合方法可以高效、科学地获得优化参数组合。考虑到工程产品往往经过多道工序加工，所以分析了多工序加工时的各项设计变量的优化。提出了焊接分析过程的三层体系结构，即设计层、工序层和工艺层。在此分层模型基础上，建立了各层的功能模型，定义了工艺活动模型，并对工序类型进行了划分并相应地确定了优化策略，分析表明：该优化策略可以克服传统CO方法过程复

6、杂、优化规模大、非线性计算困难等缺点，适合焊接加工的特点，实现各个设计变量协调、动态、并行地进行优化。将以上策略应用于某油箱结构的焊接参数优化，以焊后各单元节点最大变形量最小为适应度判断依据，优化结果表明：该策略可以实现在统一的调控机制下进行多项有限元任务的协同并行计算，可以获得使焊接变形降低的优化参数组。基于上述的优化策略，设计了WPCDS框架，该框架包括5个子模块和1个加工设备库，并以一个典型的分析过程为例说明协同设计步骤。进一步，采用MaSE方法对WPCDS进行了目标分析、用例分析、角色定义、系统部署。构建出的MAS(Multi-Agen

7、tSystem)能够使焊接过程设计过程更加柔性，能充分利用Agent的自治性、动态性、异构性等特性，完成焊接加工过程各项有限元计算任务的协同并发优化设计。针对焊接工序的特点，重点研究了WPCDS中的焊接有限元计算模块，开发出面向焊接过程的特有的Agent。设计并开发了焊接接头库Agent、焊接预-I-哈尔滨工业大学工学博士学位论文装配Agent、焊道填充模拟Agent。实例模拟发现：焊接接头库Agent可简化焊接建模过程，提高接头设计的效率；焊接预装配Agent可以使用户省去乏味和复杂的前处理过程，将抽象的条件加载转化为逼真的虚拟焊接操作，为虚

8、拟制造技术在焊接领域中应用提供了思路；在理论上给出“节点动态松弛法”的证明之后，设计了焊道填充模拟Agent，该方法解决了生死单元法及静态单元法在模拟